你了解四川PE膜嗎？快跟著小編一起來看看吧~

近期，關(guān)于可回收軟包裝的討論越來越多，聚乙烯類單一材質(zhì)是可回收軟包裝選項(xiàng)中不可或缺的組成部分，而MDO膜是聚乙烯單一材質(zhì)包裝的重要技術(shù)方向，今天我們就來聊一聊關(guān)于MDO相關(guān)技術(shù)、應(yīng)用及材料。

一、什么是MDO

MDO的全稱是machine directionorientation，這是一道擠出后續(xù)工藝，用來增加薄膜在MD方向的取向，從而提高薄膜的挺度，光學(xué)，以及阻隔等性能。MDO拉伸設(shè)備是由8-12根棍通過預(yù)熱，拉伸，退火，冷卻四個(gè)階段來完成。

預(yù)熱：將溫度控制在原料軟化溫度左右，可以更好的幫助拉伸而不破壞薄膜；并且因?yàn)楸∧]有完全熔化，可以在拉伸取向過程中形成更小的晶體從而達(dá)到更好的光學(xué)。

拉伸：通過調(diào)節(jié)拉伸比來控制薄膜取向。需要注意的是拉伸比不是越高越好，在拉伸臨界點(diǎn)，薄膜性能會達(dá)到平衡或者下降。

退火、冷卻：影響到薄膜預(yù)熱收縮性，尤其是制袋平整性；以及薄膜光學(xué)性能。

MDO機(jī)器分為在線和離線兩種，目前主流選擇在線機(jī)器。因?yàn)樵陔x線狀態(tài)下拉伸，薄膜呈現(xiàn)出中間薄兩邊厚的狀態(tài)，使用起來浪費(fèi)比較大；在線機(jī)器可以通過測厚和反饋到制膜系統(tǒng)，使得拉伸完成后的薄膜厚薄更均勻，減少切邊。

二、MDO后PE薄膜性能的改變

以下模型圖說明了在臨界拉伸比之前晶體結(jié)構(gòu)隨著薄膜拉伸的改變。未拉伸的薄膜具有大小不一的片晶(lamella)且自由取向；拉伸后的薄膜形成更小的晶體且分子鏈段在MD方向取向使得MD方向結(jié)晶度變高。

在臨界拉伸比之后，分子鏈段進(jìn)一步在MD方向被拉伸，片晶結(jié)構(gòu)被伸長，形成羊肉串狀的晶體結(jié)構(gòu)[2]。因?yàn)樵诶爝^程中，分子形態(tài)的變化，導(dǎo)致薄膜的宏觀性能有所改進(jìn)?，F(xiàn)總結(jié)如下：

1.  阻隔

WVTR數(shù)值與水汽分子通過薄膜的路徑長短有關(guān)系；一般來說，水汽分子通過無定型區(qū)，繞行晶區(qū)。在臨界拉伸比之前，晶體排布比拉伸之前更規(guī)整，使得擴(kuò)散路徑變長，從而提高了WVTR數(shù)值。在臨界拉伸比之后，分子呈羊肉串結(jié)構(gòu)，晶體排布與MD方向平行，使得水汽分子的通過路徑變短，從而導(dǎo)致WVTR數(shù)值降低。

需要注意的是，拉伸取向無法徹底改變薄膜的..結(jié)構(gòu)；即使到.大的拉伸比，對薄膜的結(jié)構(gòu)影響也不超過5%，所以WVTR數(shù)值不會有量級的變化。

2.  光學(xué)

薄膜光學(xué)性能包括霧度，光澤度和透明度。光學(xué)性能與薄膜的表面平整度以及內(nèi)部晶體大小密切相關(guān)。MDO拉伸過程，薄膜軟化，拉伸再冷卻，本身就會使得表面平整度變好；其次拉伸取向過程中也會形成更小的晶體；這兩方面因素使得薄膜光學(xué)性能隨著薄膜拉伸比的提高而提升，直至達(dá)到臨界值。

還有薄膜的其他性能就不一一分析了。下表是在臨界拉伸比范圍之內(nèi)，當(dāng)MDO拉伸比增加時(shí)對薄膜性能影響的總結(jié)表。

三、MDO拉伸PE薄膜的應(yīng)用

由于拉伸后的PE薄膜具有高挺度，高耐熱，高拉伸強(qiáng)度以及良好的光學(xué)性能等優(yōu)點(diǎn)，MDO拉伸PE薄膜被應(yīng)用在單一材質(zhì)包裝中，用以取代曾經(jīng)的PET或者PA表層。

需要注意的是，MDO拉伸PE膜仍需要與熱封層PE膜進(jìn)行復(fù)合。因?yàn)橄噍^于PET或者PA，MDO拉伸PE膜的耐熱性大大降低，所以熱封層PE膜的配方也要重新設(shè)計(jì)從而來降低總體薄膜的熱封溫度。

四、MDO PE 原料選擇與配方設(shè)計(jì)

MDO拉伸PE原料的選擇主要從可拉伸性，耐熱性和晶點(diǎn)等三個(gè)因素來考慮。不同于BOPE要進(jìn)行雙向拉伸，MDO拉伸PE只需進(jìn)行單向拉伸，且拉伸比在5-7左右，市面上大多數(shù)線性產(chǎn)品（LLDPE, HDPE）都可以達(dá)到這個(gè)要求，原料廠商也不會為這個(gè)工藝重新設(shè)計(jì)分子結(jié)構(gòu)開發(fā)新牌號；耐熱性和原料的初始密度息息相關(guān)，原料廠商推薦的牌號以HDPE和MDPE為主（表2）；晶點(diǎn)控制與原料生產(chǎn)工藝控制有關(guān)，廣大用戶可以在使用時(shí)自行分

MDO膜的配方設(shè)計(jì)主流以三層為主，隨著五層在線MDO機(jī)器的普及，五層配方也會越來越多。設(shè)計(jì)思路要結(jié)合機(jī)器加工情況和薄膜.終使用場景來綜合考慮，如果是做輕量軟包裝，可以考慮在機(jī)器允許的條件下，使用HDPE來.大化薄膜的挺度和耐熱性；若出現(xiàn)拉伸不均勻的情況，可以使用HDPE+MDPE的組合來解決；如果是做挺度和韌性相平衡的配方，那就需要用到HDPE+mC6/C8/mC8 LLDPE的組合，HAO的加入可以大幅提高薄膜的韌性尤其是落標(biāo)沖擊強(qiáng)度和抗穿刺強(qiáng)度。這里L(fēng)LDPE的選擇比較有講究，如果選擇C8LLDPE，拉伸后的薄膜.終呈現(xiàn)縱向易撕，橫向難撕的效果；如果選擇C8mLLDPE，薄膜的抗撕裂強(qiáng)度總體提升，但是會呈現(xiàn)出縱向撕裂強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于橫向撕裂強(qiáng)度的現(xiàn)象。各位看官可以根據(jù)薄膜的.終使用場景來決定薄膜配方組合。

熱封層PE膜的設(shè)計(jì)思路主要是降低熱起封溫度，盡可能地拉大和MDO PE膜的溫差以保證熱封時(shí)較寬的熱封窗口和良好的熱封效果。推薦使用的原料為VLDPE（密度0.905-0.915g/cm3）或者POP（密度0.880-0.905 g/cm3）。需要注意的是，VLDPE和POP密度較低，在實(shí)際吹膜過程中可能會出現(xiàn)粘性太大導(dǎo)致薄膜開口困難的情況，這個(gè)時(shí)候需要內(nèi)膜外吹或者需要額外添加開口爽滑劑。爽滑劑會遷移，如果遷移到復(fù)合面會影響到薄膜整體的復(fù)合強(qiáng)度，這也是市面上反應(yīng)MDO膜復(fù)合強(qiáng)度偏低的一個(gè)因素；需要在原料選擇和爽滑劑添加量上尋找到一個(gè)平衡點(diǎn)來優(yōu)化配方。

聚乙烯的單一材質(zhì)包裝技術(shù)仍在蓬勃發(fā)展，除了MDO以外，還有BOPE，含有阻隔材料的多層共擠，高阻隔/耐熱涂層等技術(shù)；相信在不遠(yuǎn)的將來，這些方案都會更加的成熟，市場也會越來越大，讓我們共同期待單一材質(zhì)包裝井噴的那一天。

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